16 августа 2018, четверг

Больно умные. Когда квантовые компьютеры захватят мир и как это коснется каждого из нас?

4 комментировать
Когда квантовые компьютеры станут реальностью

Когда квантовые компьютеры станут реальностью

Мир поработят не просто восставшие машины, а чрезмерно поумневшие компьютеры. Возможно, мы даже не заметим, как это случится.

Новости об очередном квантовом прорыве появляются едва ли не каждую неделю. Некоторые скептики говорят, что СМИ слишком раздувают эту тематику в угоду громким заголовкам, кликам и “лайкам”. Отчасти так и есть.

Но это не отменяет того факта, что квантовые компьютеры становятся все более продвинутыми.

Если бы вся наука выглядела как район мегаполиса, то квантовые компьютеры жили бы на углу проспекта под названием “Мне нужны средства” и бульвара “До эврики осталось совсем немного”, иронизирует обозреватель портала The Next Web Тристан Грин.

Ожидание чуда, предчувствие скорого прорыва, который изменит все, заставляет крупные компании вкладывать огромные средства в квантовые компьютеры.

Это чудо, которого все ждут, называется квантовым превосходством. И когда (и если) оно действительно случится, и квантовые компьютеры превзойдут по производительности обычные вычислительные системы, в окружающем мире изменится так много всего, что даже само человечество может перестать существовать.

В Google, например, заявляют, что этот момент уже фактически настал. Не врут?

Что такое квантовое превосходство?

Этот термин придумал в 2011 году физик-теоретик Джон Прескилл из Калифорнийского технологического института.

Если говорить простым языком, квантовое превосходство - это некий момент в будущем, когда квантовые компьютеры во всем превзойдут обычные компьютеры.

Например, они будут способны выполнять обычные вычислительные задачи быстрее и эффективнее. И при этом не будут представлять собой гигантские конструкции стоимостью в миллионы долларов.

Нет, разумеется, суперкомпьютеры, занимающие целые здания, всегда будут востребованы для решения важнейших научных задач. Но квантовые компьютеры только тогда по настоящему изменят “все”, когда будут представлять собой такие же ноутбуки и планшеты, как и современные классические вычислительные устройства.

И разумеется, основным выигрышем для всех с момента наступления квантового превосходства станут безграничные возможности квантовых вычислений.

А в чем суть?

Тут самое время вспомнить, что такое квантовый компьютер. Так называют вычислительную систему, построенную на основе квантовой физики. В отличие от обычных компьютеров, в которые вычислительная единица бит может иметь лишь одно из двух значений (0 или 1), в квантовом компьютере используются кубиты, каждый из которых может одновременно быть и нулем и единицей.

Проще говоря, квантовый компьютер изначально мощнее, чем обычный, благодаря самой своей архитектуре.

Подробнее об этом можно почитать здесь.

Когда случится квантовое превосходство?

Никто не знает. Но вероятно, довольно скоро.

Подобно тому, как были открыты тайна полета аппаратов тяжелее воздуха или теория относительности, речь идет о кропотливой ежедневной работе, которая рано или поздно дает результат.

Собственно, в последние десятилетия мы имели возможность наблюдать именно этот процесс.

В 2001 году три американских физика получили Нобелевскую премию за открытие конденсата Бозе-Эйнштейна - по сути, это пятое состояние материи после твердого, жидкого, газообразного и плазмы.

При температуре близкой к абсолютному нулю движение атомов замедляется настолько, что их кинетическая энергия становится равной их видимой энергии. В этом состоянии становится возможным один из феноменов квантовой физики - квантовая запутанность. Атомы становятся связанными и перестают существовать как индивидуальные единицы.

Именно таким образом удалось создать первые квантовые компьютеры, способные производить вычисления.

Таким вот образом, к примеру, был создан 72-кубитный квантовый компьютер Bristlecone от Google. Тот самый, который стал поводом для сомнительного заявления Google о том, что квантовое превосходство уже достигнуто.

О чем говорит Google?

Глава лаборатории квантового искусственного интеллекта Google Quantum AI Lab Джон Мартинис заявил, что созданный им и его коллегами чип фактически достиг квантового превосходства.

Ну точнее, достигнет еще до конца этого года.

Как это проверить?

Вот тут и возникает проблема. Если задача состоит в том, чтобы создать компьютер, вычислительные способности которого превосходят возможности нынешней техники, то как вы проверите полученный результат?

Иными словами, квантовый компьютер совершает некие вычисления, проверить правильность которых мы попросту не можем.

В Google собираются уже в этом году провести эксперимент, который будет заключаться в следующем. Квантовому компьютеру поставят задачу, которая по силам существующим суперкомпьютерам, но находится на пределе их возможностей.

Это даст возможность с одной стороны показать, насколько квантовые компьютеры быстрее, с другой стороны, возможность проверить их вычисления на суперкомпьютере все же сохранится.

Но все же главной проблемой, связанной с квантовыми компьютерами, остается не проверка правильности вычислений, а квантовый шум.

Что еще за квантовый шум?

Джон Прескилл, автор термина “квантовое превосходство”, опубликовал работу, в которой предсказывает, что главной проблемой квантовых компьютеров станет общая хрупкость системы.

Шум не является большой проблемой для современных компьютеров, поскольку их цепи можно сделать достаточно жесткими для того, чтобы противостоять внешнему воздействию, отводя его в форме тепла.

Но квантовые состояния отличаются необычайной хрупкостью и могут быть разрушены шумом.

Сама по себе суперпозиция - состояние одновременного нуля и единицы - длится наносекунды. И нарушить это состояние очень легко. Один исследователь даже как-то сравнил поддержание суперпозиции с попыткой поставить яйцо на кончик иглы.

Прескилл предполагает, что на решение этой проблемы уйдут десятилетия. Между тем, некоторые ученые считают, что эту проблему невозможно решить в принципе.

Так израильский физик Гил Калай открыто говорит, что из-за проблемы шума квантовые компьютеры никогда не станут массовым явлением.

Так о чем тогда речь?

Если есть такие препятствия, может быть никакого квантового превосходства быть не может, а о квантовых компьютерах стоит забыть?

Нет. Ученые видят сразу несколько потенциальных решений проблемы шума. Среди них и временные кристалы (хотя никто до конца не понимает, что это такое) и, собственно, конденсат Бозе-Эйнштейна и ряд других решений.

Мало кто верит в то, что квантовое превосходство наступит буквально в нынешнем году, как об этом хвастливо заявляет Google.

Уже хотя бы потому, что новый квантовый компьютер пока еще не доказал свою состоятельность, да и непонятно, каковы его эксплуатационные характеристики.

Однако, квантовое превосходство рано или поздно случится. И вот, что из этого получится.

Кстати, да, а что из этого получится?

Если квантовые компьютеры так сложны и дороги, то не проще ли обойтись без них? А то выглядит все это так, будто для перевозки картошки с дачи на городскую квартиру фрахтуется целый сверхзвуковой лайнер.

Не совсем, считают некоторые ученые.

Есть целый ряд вычислительных задач, с которыми традиционные компьютеры не способны справиться. Это и расшифровка генов, и решение загадок Вселенной. И функционирование искусственного интеллекта, в конце концов. И полноценная виртуальная реальность.

Квантовое превосходство станет революцией не только потому, что компьютеры сами по себе будут более совершенными. А потому что перед человечеством откроются некоторые перспективы, о которых не могли мечтать даже самые смелые фантасты.

И как это коснется обычных людей?

Возможно вы проживете лет на двадцать дольше, чем ваши родители благодаря медицинским препаратам, которые станут возможны благодаря секвенированию ДНК с помощью квантовых компьютеров.

По словам перебежчика из ЦРУ Эдварда Сноудена, Агентство национальной безопасности США уже работает над своим квантовым компьютером, который нужен для взлома существующих систем компьютерного шифрования.

Представьте себе степень риска в сферекриптографии. Ваши банковские транзакции защищены кодом, который считается безопасным потому, что обычные компьютеры будут ломать его тысячи лет.

А теперь представьте себе квантовый компьютер, который может вскрыть этот код за минуту.

Логично предположить, что в эпоху квантовых компьютеров и криптография станет квантовой, что позволит обеспечить должный уровень защиты. Но что если технология будет появляться не равномерно по всему миру, и сначала будет доступна не всем.

Вспомните о школьном учителе одной из африканских стран, который на уроках рисовал интерфейс компьютера на доске, потому что в школе просто нет компьютера.

Что если наступит момент, когда квантовые компьютеры уже будут у неких злоумышленников, но еще не появятся у обычных людей?

Опять таки, многие эксперты предсказывают, что появление квантовых компьютеров может внести хаос в существующий финансовый мир. Квантовые компьютеры смогут предсказывать колебания биржевых курсов и курсов валют. Тот, кто первым начнет их использовать в этой сфере, много заработает и может попросту обрушить целые рынки.

Блокчейн, который только-только завоевал доверие по всему миру и стал базовой технологией для многих ответственных операций, тоже окажется под угрозой. Квантовые компьютеры смогут взламывать ключи, которыми защищены цепочки данных. О какой конфиденциальности тут может идти речь? Ну а вместе с блокчейном настанет конец и криптовалютам.

Хотя на их место скорее всего придут квантовые валюты, но это уже будет совершенно другая история.

И наконец, игры и виртуальная реальность. Мощность и скорость вычисления, на которые (теоретически) способны квантовые компьютеры, в корне изменят эти индустрии.

Возможно, именно так и родится настоящая “Матрица”.

Возможно, через 20 лет вы будете путешествовать по поверхности Марса или спускать на дно Марианской впадины не выходя из собственного дома и не рискуя свернуть себе шею именно благодаря квантовым компьютерам.

 

Хотите знать не только новости, но и что за ними стоит?

Читайте журнал Новое Время онлайн.
Подпишитесь прямо сейчас

Читайте 3 месяца за 59 грн

Читайте срочные новости и самые интересные истории в Viber и Telegram Нового Времени.

Комментарии

1000

Правила комментирования
Показать больше комментариев

Последние новости

ТОП-3 блога

Фото

ВИДЕО

Читайте на НВ style

Научпоп ТОП-10

опрос

Погода
Погода в Киеве

влажность:

давление:

ветер: